Envio de informações quânticas na forma de qubits (quantum bits) foram realizadas com sucesso por anos. Além disso, a distância dos dados transmitidos é severamente prejudicada por outros fatores, como a curvatura da Terra. Agora, pela primeira vez, cientistas italianos realizaram uma bem-sucedida troca simulada de fótons entre a Terra e um satélite orbitando a uma altitude de 1485 km. Embora a transmissão possa ser restrita aqui na Terra, o uso de satélites aumentará bastante o alcance desse sistema, possivelmente iniciando uma era de comunicação quântica de longa distância com o espaço.
A principal vantagem das comunicações quânticas é que elas são perfeitamente seguras contra hackers. Em um mundo de transmissão de informações com consciência de segurança, a possibilidade de enviar informações ocultas nos estados quânticos dos fótons seria altamente desejável. Uma grande desvantagem do envio de fotos codificadas aqui para a Terra é a degradação dos dados, pois os fótons são dispersos por partículas atmosféricas. O recorde atual é de 144 km para que um fóton codificado viaje ao longo de sua linha de visão sem perder seu código quântico. Essa distância pode ser aumentada disparando fótons codificados ao longo de fibras ópticas.
Mas e se você usasse satélites como nós para comunicar os fótons codificados pelo espaço? Ao fotografar os fótons para cima, eles precisam viajar apenas 8 km de atmosfera densa. É exatamente o que Paolo Villoresi e sua equipe do Departamento de Engenharia da Informação da Universidade de Pádua, com colaboradores de outros institutos na Itália e na Áustria, esperavam alcançar. De fato, eles já testaram a “troca de fótons únicos” entre uma estação terrestre e o Satélite Geodésico Experimental Japonês. Ajisai com alguns bons resultados.
“Os pulsos fracos de laser, emitidos pela estação terrestre, são direcionados para um satélite equipado com retrorrefletores no canto do cubo. Eles refletem uma pequena porção do pulso, com uma média de menos de um fóton por pulso direcionado ao nosso receptor, conforme necessário para a comunicação quântica de pulso fraco.”- De“ Verificação experimental da viabilidade de um canal quântico entre o Espaço e a Terra ”, Villoresi et al..
Eles conseguiram esse feito usando a tecnologia de alcance a laser existente na Terra (no Matera Laser Ranging Observatory, Itália) para direcionar uma fonte fraca de fótons para o Ajisaisatélite espelhado esférico (na foto) Quando o poderoso raio de alcance do laser localizou o satélite, ele foi desligado para permitir que o laser codificado mais fraco disparasse pulsos de dados. Os dois lasers podem ser facilmente trocados para garantir que o Ajisai estava recebendo os fótons. Apenas uma pequena fração dos pulsos foi recebida de volta no observatório e, estatisticamente falando, foi alcançado o requisito de menos de um retorno de fótons por pulso de laser para comunicações quânticas.
Este é o primeiro passo de muitos para as comunicações quânticas, e de maneira alguma demonstra a emaranhamento quântico entre dois fótons (essa situação é descrita em detalhes por um dos colaboradores em uma publicação separada) - agora essa seria a melhor forma de transmissão de dados quânticos!
Fonte: arXiv, blog do arXiv
